用Python实现2048游戏：核心逻辑与算法详解

2048是一款经典的数字益智游戏，玩法简单却蕴含巧妙的算法思想。本文将带你用Python从零实现2048的核心逻辑，理解滑动、合并、随机生成等关键算法。

## 一、游戏规则

2048在一个4×4的棋盘上进行。玩家通过上下左右滑动，将相同数字的方块合并，每次滑动后会在随机空格处生成一个新的数字（2或4）。当棋盘无法再移动时游戏结束，目标是合成2048。

## 二、数据结构

棋盘用一个4×4的二维列表表示，0代表空格：

board = [[0]*4 for _ in range(4)]

## 三、核心算法：滑动与合并

四个方向的移动都可以归约为“向左移动”，只需通过旋转矩阵实现方向转换。向左移动的核心逻辑分为三步：

1. 压缩：去掉每行中的0，把非零数字移到左侧；

2. 合并：相邻且相同的数字合并为双倍，得分累加；

3. 再压缩：合并后再次去掉中间的0。

def move_left(row):

    new_row = [x for x in row if x != 0]

    score = 0

    i = 0

    while i < len(new_row) - 1:

        if new_row[i] == new_row[i+1]:

            new_row[i] *= 2

            score += new_row[i]

            new_row.pop(i+1)

        i += 1

    new_row += [0] * (4 - len(new_row))

    return new_row, score

注意：合并后的方块在本轮内不能再次合并，例如[2,2,4,4]左移后应为[4,8,0,0]，而不是[8,4,0,0]。上面的实现通过索引递进避免了重复合并。

## 四、方向转换

右移 = 左右翻转后左移再翻转；上移 = 转置后左移再转置；下移 = 转置后右移再转置。矩阵转置和翻转都可以用列表推导式轻松实现。

## 五、随机生成新方块

每次有效滑动后，从所有空格中随机选一个位置，90%概率生成2，10%概率生成4。

import random

def add_random_tile(board):

    empty = [(r,c) for r in range(4) for c in range(4) if board[r][c]==0]

    if empty:

        r,c = random.choice(empty)

        board[r][c] = 4 if random.random() < 0.1 else 2

## 六、游戏结束判定

当棋盘填满且任意相邻格子都不相等时，游戏结束。判断时只需检查：是否存在空格，或者存在横向/纵向相邻相等的格子。

## 七、总结

2048的核心算法可以归纳为：压缩、合并、再压缩三步走，配合矩阵变换统一四个方向。掌握这套思路，你可以轻松实现网页版、终端版甚至带AI自动求解的2048。动手试试吧！